JPH0125963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体燃料気化式バーナー、即ち灯油等
の液体燃料をガス化して燃焼させる形式のバーナ
ーに関する。

従来、この液体燃料気化式バーナーとして種々
の構造のものがあるが、液体燃料のガス化方式と
してはおよそ次の二つに大別できる。

即ち電気ヒーター、その他の熱源であらかじめ
加熱昇温させた気化面に液体燃料を滴下させて気
化させるのと、回転円板等に燃料を供給して遠心
力により燃料を飛散させ、これをあらかじめ加熱
された気化面に接触させて気化させ、空気と混合
のうえ燃焼させるものである。

しかし乍ら、これら従来のものは気化面を予
め加熱する必要があり、燃焼させるまでに時間を
必要とする、気化面の温度制御が困難で温度が
高くなり過ぎると灯油の分解によるタールの付着
が生じ、それにより気化が良好に行なわれず、燃
焼状態の悪化を招く、気化面と燃焼部分が分離
しているため構造が複雑である等の欠点がある。

そこで、本願出願人は上記の問題を解消するも
のとして第３図に示す液体燃料用気化式バーナー
を既に出願している。

第３図のものについて説明すると、バーナーは
燃焼室１内に挿入される燃料噴霧ノズル２と、燃
料噴霧ノズルから噴出される噴霧燃料が内周面に
ぶつかるようにノズルを囲んでこれ同軸に設けた
バーナーコーン５と、バーナーコーンの前端開口
部に設けた整流板６と、ノズル周辺にノズルを囲
んでこれと同軸に設けられた空気吹出口３とを備
えており、バーナーコーン５を吸水性のある多孔
質セラミツクで形成し、その前半部をノズル２の
噴霧角度より若干狭い角度をもつて前方へ拡開せ
しめて該部にノズル２から噴出される燃料噴霧が
ぶつかる様になすことにより、バーナーコーン５
にぶつかつた未燃の液体を一時バーナーコーン５
内部に浸み込ませ、これを燃焼熱で加熱されたコ
ーン５の熱を利用して蒸発させ蒸気として放出す
るようになし、しかも空気吹出口３を高速で空気
を吹出させるために一旦円錐状に絞つた後開口部
をストレートな円筒状となすと共に整流板６を気
流の整流ができ且つ背後に高温ガスを滞留せしめ
るようになすために底面を開口した円錐状に形成
して周面に若干の小孔８を開穿した形状となし
て、空気の吹出しにより生ずる吸引力と整流板６
により空気の整流によるバーナーコーン５の後部
に設けた燃焼ガス吸引部４から高温の燃焼ガスを
バーナーコーン５内に吸引して燃料のガス化を促
進し、併せて整流板６背後の凹部２２に滞留する
高温ガスを着火源としてバーナーコーン５出口に
安定した炎を形成するものである。

しかし乍ら、この第３図のものは１次空気だけ
で燃焼を行つているため着火遅れが生じやすく、
その結果炎のゆらぎが生じ、燃焼音が大きいとい
う問題がある。

而して、本発明は第３図のものが有する利点は
全て備え、しかも第３図のものが有する上記問題
を解消した液体燃料気化式バーナーの提供を目的
とするものである。

上記目的を達成するために本発明が講ずる技術
手段は基本的には第３図のもののバーナーコーン
出口部に１次空気の流れを邪魔しない角度をもつ
て先端が外方へ傾いている中空環状体の２次空気
吹出リングを設け、かつその２次空気吹出リング
の内側周面上には斜め前方向きに小孔状の吹出孔
を穿設したことである。

以下、本発明の実施の一例を図に基づいて説明
する。

図中１は燃焼室、３はそのバーナー取付フラン
ジ１′から燃焼室１内方に突出せしめて設けた１
次空気吹出口であり、該１次空気吹出口３は燃焼
室１のバーナー取付フランジ１′に開設され、燃
焼室１外側において送風機（図示せず）の風道１
０に連絡する開口１１の口縁を囲んでバーナー取
付フランジ１′内面に突出する円錐状の絞り部３
ｂを設け、この絞り部３ｂ先端にストレートな円
筒状の吹出口部３ａを設ける。

そして、この１次空気吹出口３は、先端に燃料
噴霧ノズル２を備えた送油管１２を軸心部に貫設
する。

送油管１２は図示してはいないが、燃焼室１外
部において給油源に連絡すると共に中途部には電
磁ポンプを備えている。

燃料噴霧ノズル２は、従来周知の構造、形態を
有し、噴霧角度が例えば略60゜になるように形成
されており、１次空気吹出口３先端より若干突出
して、後述するバーナーコーン５中心部に臨んで
いる。

また、この燃料噴霧ノズル２に近接する位置に
は１対のイグナイター１３が１次空気吹出口３か
らの空気の流れを阻害しない位置を配設される。

バーナーコーン５は吸水性を有する多孔質セラ
ミツク、例えば窒化珪素あるいはサイアロン等で
形成して、クラツク発生時の保持及び輸送時の衝
撃防止のために外周にセラミツクフアイバー製の
保護筒１４を包着しており、燃焼室１バーナー取
付フランジ１′に取りつけられたコーン保持リン
グ１５と後述の２次空気連結パイプ１６により保
持されて１次空気吹出口３の前方、燃料噴霧ノズ
ル２から噴出する噴霧燃料が該コーン５の内周面
にぶつかる位置に、１次空気吹出口３との間に適
当な空隙４を存して上記燃料噴霧ノズル２と同軸
に設けられる。

このバーナーコーン５は図示形状、即ち、後部
にストレートな円筒部５ａが形成されると共に該
円筒部５ａ前端に連続して前方へ拡開状に延びる
円錐状の拡開部５ｂが形成されており、上記拡開
部は燃料噴霧ノズル２の噴霧角度より若干狭い角
度をもて拡開している。

上記バーナーコーン５後端の開口部と１次空気
吹出口３との間の空隙４は、１次空気吹出口３か
らの高速な１次空気吹出により周辺に生ずる負圧
を利用して燃焼室１内の燃焼ガスをバーナーコー
ン５内に吸引するためのものであり、該空隙４の
大きさはバーナーコーン５内へ最適量の燃焼ガス
を吸引するのに必要な寸法に決定される。

また、上記コーン保持リング１５はバーナーコ
ーン５後部の円筒部５ａに嵌着するリング１５ａ
と、該リング部１５ａに取着されて後方へ延びる
支持アーム１５ｂとからなり、該支持アーム１５
ｂの後端が燃焼室１のバーナー取付フランジ１′
に固定される。

一方、上記２次空気連結パイプ１６はステンレ
ス等の耐熱性に優れた金属製にして燃焼噴霧ノズ
ル２、１次空気吹出口３及びバーナーコーン５の
軸心と平行に燃焼室１内に設けられ、後端部は燃
焼室１のバーナー取付フランジ１′を摺動自在に
貫通して該室１外側の風道１０内に延び、該風道
１０内において２次空気取入口１７として開口
し、前端部はバーナーコーン５前方に延びて２次
空気吹出リング７を連結支持している。

そして、この２次空気連結パイプ１６はバネ１
８により後方へ賦勢すると共に、バーナーコーン
５前端に対応する位置の外面にコーン押え片１９
を突設し、該コーン押え片１９をバーナーコーン
５の前端面に当接させ、前記コーン保持リング１
５とともにバーナーコーン５の前後を挾持して、
バーナーコーン５を支持する。

２次空気吹出リング７はステンレス等の金属を
用いて、バーナーコーン５の出口、即ち前端部の
径と等しいか、それより若干大径な中空の環状体
に形成されており、２次空気連結パイプ１６に支
持されてバーナーコーン５の前方にこれと同軸に
設けられ、内部空間が２次空間連結パイプ１６を
介して風道１０に連絡している。

上記２次空気吹出リング７は断面形状が中空の
楕円状もしくはそれに近い形状をなし、その長軸
はこの吹出リング７が気化燃料又は１次空気の流
れを邪魔しないように適当な角度をもつて先端が
外方へ傾いており、その角度はバーナーコーン５
の拡開部５ｂの開き角度と後述する整流板６の開
き角度の中間の角度が望ましい。

また、この２次空気吹出リング７は内側周面上
に小孔状の吹出孔９が適宜設けられており、該吹
出孔９は吹出し空気が１次空気の気流の流れを阻
害しないように斜め前方向きに開穿されている。

そして、この２次空気吹出リング７にはそのリ
ング７内に整流板６が整流板取付片２０を介して
同軸に取りつけられる。

整流板６はステンレス等の耐熱性に優れた金属
により底面を開口した円錐状に形成され、２次空
気吹出リング７に適当な間隔を存して取りつけら
れ、凸面をバーナーコーン５内に向けて挿入して
おり、バーナーコーン５出口部との間にも適当な
間隔を有している。

この整流板６は前方への開き角度はバーナーコ
ーン５の拡開部５ｂの開き角度より若干大きくな
つており、その結果、バーナーコーン５出口に絞
り部２１を形成している。

また、整流板６は周面に多数の小孔８が穿設さ
れている。

而して、斯るバーナーは、送風機から送られる
空気を１次空気吹出口３から吹き出すと共に外部
の電磁ポンプを介して給油源より送られた液体燃
料を燃料噴霧ノズル２から噴霧して噴霧された燃
料と１次空気を混合し、イグイター１３の放電に
より、バーナーコーン５内部にて着火し黄炎燃焼
する。

また、送風機から送られる空気は風道１０内に
おいて１部が２次空気取入口１７から２次空気連
結パイプ１６内に取り入れられ２次空気吹出リン
グ７の吹出孔９から２次空気として供給される。

一方、１次空気は１次空気吹出口３先端の吹出
口部３ａから吹き出されることにより吸引作用を
生じ、周囲空気を吸引する。

この結果、バーナーコーン５出口部より、バー
ナーコーン５入口部と１次空気吹出口３との間の
空〓４を通つてコーン５内部に至る循環流が生じ
る。

着火後、上記循環作用により熱い燃焼ガスをバ
ーナーコーン５内に吸込み、その熱により噴霧燃
料を瞬時に気化する。気化された燃料はコーン５
出口部と整流板６との間の絞り部２１において燃
焼用空気との混合を促進される。

そして、バーナーコーン５内部の黄炎は、燃焼
ガスを吸込むと同時に整流板６後流部に移動し、
ここで上記混合気が着火して青炎となる。

尚、この際１次空気吹出口３の吹出口部３ａの
径は小さすぎると、１次空気の吹出速度が速くな
り過ぎ、整流板６に衝突して後方に向かつて背圧
をかけ、燃焼ガスの吸込みが悪くなり、逆に大き
すぎると１次空気の流速が遅くなり燃焼ガスの吸
込みがまた悪くなる。

また、吹出口部３ａの流さが短かすぎると吹出
す１次空気が軸線方向に流れず円錐状絞り部３ｂ
の傾斜方向に流れてしまいイグナイター１３の火
花を燃料噴霧域に流すことができなくなり着火不
良を起す。

従つて、１次空気吹出口３の吹出口部３ａの径
と長さの関係は径に対して長さが約1/2程度とす
るのが望ましい。

また吹出口部３ａの径とバーナーコーン５のス
トレートな円筒部５ａの径とも密接に関係してお
り、両者の径が接近する、例えばコーン５の円筒
部５ａの径が小さくなると、吸引される燃焼ガス
と１次空気がコーン５の前半部で混合してしま
い、コーン５内部で炎が立つてしまう。

従つて、バーナーコーン５の円筒部５ａの径は
１次空気吹出口３の吹出口部３ａの径に対してあ
る程度大きくする必要がある。

即ち、これにより１次空気は中心部分、燃焼ガ
スはその外側を流れ、整流板６とコーン５出口の
絞り部２１において初めて両者が混合し、コーン
５出口において炎が形成される。

一方、噴霧ノズル２から噴霧され、吸引された
燃焼ガスで気化されなかつた油滴は、バーナーコ
ーン５内周面、特に拡開部５ｂ内周面にぶつかる
が、コーン５が吸水性のある多孔質セラミツク製
であるため、一旦セラミツク内に吸入保持され
る。そして、コーン５は燃焼熱により高温になつ
ているため、吸入された燃料はすぐに蒸発、気化
してコーン５出口へ流動し、整流板６の小孔８で
整流され、整流板６後流部、即ち整流板６背後の
凹部２２にて着火する。

上記整流板６背後の凹部２２は、気流の滞留点
となり、この部分で高温燃焼ガスが滞留し、コー
ン５出口より放出される気化し空気と混合した燃
料ガスへの着火源となる。従つて、整流板６に多
数開けた小孔８から青炎が立つことになる。

更に、整流板６の凹部２２にて着火しなかつた
未燃ガスは２次空気吹出リング７より供給される
２次空気と混合されて着火し、２次空気吹出リン
グ７の吹出孔９から青炎が立つ。

尚、燃焼加熱時金属部分とセラミツク部分とで
生じる熱膨脹の差は、セラミツク製のバーナーコ
ーンを、２次空気吹出リング７を支持してこれに
２次空気を供給する２次空気連結パイプ１６で保
持すると共に、この連結パイプ１６を燃焼室１の
バーナー取付フランジ１′を摺動自在に貫通せし
めてフリーな状態に設けたことにより吸収され
る。

上記整流板６は上述せる如き金属製とする必要
は必ずしもなく、バーナーコーン５と同様の吸水
性を有する多孔質セラミツク製とすることが可能
であり、このようにセラミツク製とすることによ
り、整流板６は気流の整流、着火源に加えてバー
ナーコーン５と同様に燃料気化面としての機能を
果すことが可能となる。

尚、図中２３は内部に水を通す缶体であり、該
缶体２３内の水が上記燃焼により加熱される。

本発明は上記の構成であるから以下の利点を有
する。

(1) 整流板背後の凹部で高温燃焼ガスが滞留し、
これが燃料混合ガスへの着火源となり、整流板
に設けた多数の小孔から安定した青炎が形成さ
れる。また、この炎が着火源となり整流板背後
にて着火しなかつた未燃ガスが２次空気吹出し
リングより供給される空気と混合されて着火
し、小孔から安定した青炎が形成される。

このため、炎がガスバーナーの如く安定して
おり、ゆらぎ等の発生がなく、燃焼音が小さく
静かである。

(2) バーナーコーンを吸水性が有る多孔質セラミ
ツク製となしたので、バーナーコーンにぶつか
つた未燃の液体を一時コーン内部に吸入し、蒸
気として放出し、また高温燃焼ガスを吸引して
その熱によりノズルから噴霧される燃料を瞬時
にガス化し、このようにガス化された燃料と空
気の混合をコーン出口部に設置した整流板によ
り促進して燃焼する。同時に、燃焼部に気化燃
料の流れを邪魔しないように２次空気を吹出リ
ングの小孔状の各吹出孔から斜め前方向に供給
するため、完全燃焼を達成することができる。

その結果、 ａ 赤火のない青炎燃焼となる。

ｂ 煤の発生、一酸化炭素の発生を押えること
ができる。

ｃ 空気過剰率を下げることができ、燃焼効率
を下げることができる。

ｄ 火炎の長さが短かく、燃焼室を小型化する
ことができる。

(3) 燃焼熱により燃料をガス化するため、特別な
加熱源が不要であり、構造が簡単となると共に
初期立上がり時間が早い。

(4) バーナーコーンの気化面が吸水性を有するの
で、コーン自体の温度が上がつて燃料の沸点よ
り相当高くなつても、燃料が粒状になりタール
等を生成する現象が起こらない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明液体燃料気化式バーナーの一実
施例を示す一部切欠正面図、第２図は第１図の
―線断面図、第３図は従来の液体燃料気化式バ
ーナーの一例を示す模式図である。 １……燃焼室、２……燃料噴霧ノズル、３……
１次空気吹出口、３ａ……吹出口部、４……空
隙、５……バーナーコーン、５ａ……円筒部、５
ｂ……拡開部、６……整流板、７……２次空気吹
出リング、８……小孔、９……吹出孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼室内に挿入される燃料噴霧ノズルと、燃
   料噴霧ノズル周辺に該ノズルを囲んでこれと同軸
   に設けられた１次空気吹出口と、燃料噴霧ノズル
   から噴出する噴霧燃料が内周面にぶつかるように
   ノズル及び１次空気吹出口の前方にこれらとの間
   に適宜空隙を有し、かつこれらと同軸に設けられ
   たバーナーコーンと、バーナーコーンの前端開口
   部に該開口部との間に適当な間隙を有して設けら
   れた整流板と、整流板の周縁を囲み、かつこの周
   縁に適当な間隔を有して設けられた２次空気吹出
   リングとを備え、上記１次空気吹出口は円錐状に
   絞ると共に吹出口部をストレートな円筒状に形成
   し、バーナーコーンは吸水性を有する多孔質セラ
   ミツク製で、後部に上記１次空気吹出口の吹出口
   部より大径なストレートな円筒部を形成すると共
   に該円筒部前端に連続して前方へ上記ノズルの噴
   霧角度よりやや狭い角度で拡開する円錐状の拡開
   部を形成しており、整流板は底面を開口した円錐
   状に形成して、凸面をバーナーコーン内部に向け
   て設置すると共に周面には多数の小孔を穿設し、
   ２次空気吹出リングは気化燃料又は１次空気の流
   れを邪魔しない角度をもつて先端が外方へ傾いて
   いる中空環状体とし、該２次空気吹出リングの内
   側周面上には斜め前方向きに小孔状の吹出孔を穿
   設したことを特徴とする液体燃料気化式バーナ
   ー。